小型長壽命氯鹽冷卻快堆是一種新型的先進核能系統(tǒng),目前關鍵技術也處于探索攻關階段。與其相關的物理熱工現象是發(fā)展小型氯鹽冷卻快堆的亟待探索和研究的關鍵問題之一。國際上目前對氯鹽冷卻快堆開展大量的設計和研究工作,但能夠應用在氯鹽冷卻快堆的核設計及安全分析的工具仍處于研發(fā)階段,尚不成熟。本文以一種新型長壽命氯鹽冷卻快堆的核設計、熱工水力設計及安全分析需求為出發(fā)點,開展以程序開發(fā)—程序驗證—程序應用為主要技術路線的長壽命氯鹽冷卻快堆物理-熱工耦合研究。首先根據氯鹽快堆的快譜特性進行堆芯中子物理程序的開發(fā):將帶有燃耗計算功能的兩群三維時空動力學程序ThorCORE3D擴展為多群,對修改后的ThorCORE3D進行兩類基準題驗證,對ThorCORE3D的燃耗計算模塊采用BN600基準題進行驗證,證明程序的可靠性和快堆適用性;針對長壽命氯鹽快堆“長壽命”的特性,開發(fā)堆芯長期運行反應性控制模塊和材料輻照損傷計算模塊。其次,根據單相流子通道理論方法,開發(fā)氯鹽冷卻快堆子通道分析程序ThorSUBTH。程序利用質量守恒方程、能量守恒方程、軸向動量以及橫向動量守恒方程,并給定相應的邊界條件或初始條件迭代求解方程...

【文章頁數】：140 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 氯鹽快堆研究現狀
        1.1.2 小型長壽命核電機組現狀
        1.1.3 長壽命小型氯鹽冷卻快堆
    1.2 反應堆物理-熱工分析工具發(fā)展現狀
        1.2.1 堆芯中子物理學程序現狀
        1.2.2 子通道熱工水力程序現狀
        1.2.3 物理-熱工耦合程序現狀
    1.3 課題研究意義與主要工作內容
        1.3.1 課題研究意義
        1.3.2 主要工作內容
第2章 中子動力學程序擴展及驗證
    2.1 三維多群六角形節(jié)塊法中子動力學程序
        2.1.1 中子動力學模型
        2.1.2 六角形棱柱節(jié)塊展開法
        2.1.3 動態(tài)反應性模型
        2.1.4 控制棒尖齒效應處理模型和截面模型
        2.1.5 程序驗證
    2.2 堆芯燃耗模塊
        2.2.1 燃耗模塊計算流程
        2.2.2 程序驗證
    2.3 反應性控制模塊及輻照損傷計算模塊
        2.3.1 反應性控制模塊
        2.3.2 輻照損傷計算模塊
    2.4 本章小結
第3章 堆芯子通道熱工水力程序開發(fā)及驗證
    3.1 子通道模型簡述以及基本假設
    3.2 單相流子通道基本方程
        3.2.1 守恒方程
        3.2.2 熔鹽熱物性
        3.2.3 換熱模型
        3.2.4 壓降模型
        3.2.5 湍流交混模型
        3.2.6 守恒方程求解
        3.2.7 燃料元件熱傳導模型
    3.3 Thor SUBTH子通道程序計算流程
    3.4 程序驗證
        3.4.1 CFD驗證
        3.4.2 Subchan程序驗證
    3.5 本章小結
第4章 物理-熱工耦合程序開發(fā)及驗證
    4.1 物理-熱工耦合方法
        4.1.1 物理-熱工耦合的方式
        4.1.2 空間網格對應
        4.1.3 時間步進的方式
        4.1.4 截面處理模型
    4.2 回路模型
        4.2.1 換熱器模型
        4.2.2 泵模型
        4.2.3 環(huán)路動量方程
        4.2.4 輔助模型
    4.3 三維物理-熱工耦合程序計算流程
    4.4 程序驗證
    4.5 本章小結
第5章 MCCFR物理-熱工耦合研究
    5.1 堆芯概述及設計要求
        5.1.1 設計目標及限制
        5.1.2 堆芯概述
    5.2 穩(wěn)態(tài)分析
        5.2.1 堆芯中子學及燃耗分析
        5.2.2 堆芯熱工水力分析
        5.2.3 材料輻照損傷估算
    5.3 安全事故分析
        5.3.1 正常運行工況
        5.3.2 壽期初超功率事故
        5.3.3 壽期初冷卻劑失流事故
        5.3.4 壽期末冷卻劑失流事故
    5.4 本章小結
第6章 總結與展望
    6.1 論文總結
    6.2 論文創(chuàng)新點
    6.3 后續(xù)工作展望
參考文獻
致謝
附錄 A 三維七群基準題參數
作者簡歷及攻讀學位期間發(fā)表的學術論文與研究成果



本文編號：3790241